Расшифровка результатов контроля

Мертвые зоны и способы их сокращения (рис 64)

Ввод и прием ультразвуковых волн (рис 63)

Направление прозвучивания

После выбора вида УЗК необходимо наметить направления прозвучивания тела или его поверхности, участки ввода УЗК и схему сканирования, т. е. места установки и перемещения преобразователя.

Направление прозвучивания должно быть выбрано так, чтобы обеспечивались оптимальные условия отражения волн от поверхности дефекта.

Следует помнить, что лишь в простейшем случае в изделиях, ограниченных плоскими и параллельными поверхностями, дефекты ориентированы параллельно этим поверхностям. При хорошем доступе к изделию для выявления таких дефектов можно применить продольные волны, вводя их в объект через какую-либо поверхность прямым преобразователем.

Однако на практике изделия имеют более сложную форму, в ряде случаев ограничены кривыми поверхностями, а дефекты в них расположены под углом к поверхности. Кроме того, отдельные элементы машин, конструкций, сооружений и т. п. необходимо контролировать в условиях эксплуатации, где доступ к объектам контроля затруднен.

Ультразвуковые волны вводят в контролируемое изделие и принимают отраженные сигналы несколькими способами: бесконтактным, контактным сухим (без промежуточной жидкости), контактным через тонкий слой жидкости, струйным, иммерсионным (рис.).

При контактном способе преобразователь прижимают к поверхности изделия. Возбужденные УЗК. от пьезоэлемента распространяются в металле в виде направленного пучка лучей. Если контроль ведут в звуковом диапазоне, то преобразователь и изделие обычно контактируют без смазки (сухой контакт). Когда контроль осуществляют в ультразвуковом диапазоне, для ликвидации возможного воздушного зазора между преобразователем и изделием применяют промежуточную среду— тонкий слой жидкости. Такой зазор может быть даже при очень гладкой поверхности (из-за микронеровностей и шероховатости), благодаря чему УЗК не полностью проходят через границу преобразователь — изделие, и чувствительность контроля резко падает.

Жидкость, применяемая в качестве контактной среды, должна хорошо смачивать контролируемый материал и поверхность преобразователя, создавать между ними тонкий равномерный слой, не стекать слишком быстро с поверхности, быть однородной, не содержать пузырьков воздуха или твердых частиц, не быть токсичной и не вызывать коррозии изделий.

В качестве контактной среды применяют различные минеральные масла, глицерин, воду и другие жидкости. Выбирая контактную среду, следует помнить, что вода обладает недостаточной вязкостью и смачивающей способностью и может вызвать коррозию контролируемого изделия. Поэтому в воду добавляют поверхностно-активные вещества, улучшающие ее смачивающую способность, и вещества, уменьшающие ее способность вызывать коррозию. Высоковязкие минеральные масла применяют при контроле вертикально расположенных поверхностей, поверхностей со значительной шероховатостью, а также в тех случаях, когда температура изделия или окружающего воздуха выше 20°С. Маловязкие масла применяют чаще при контроле деталей в зимних условиях при отрицательных температурах окружающего воздуха (при контроле вне помещения).

При струйном способе между преобразователем и изделием создают зазор, в который непрерывно подают контактную жидкость. В этом случае минимальная толщина слоя жидкости задается ограничителем,.создающим между преобразователем и изделием определенный зазор. Этот способ акустической связи используют, если поверхность контролируемого изделия расположена вертикально или имеет переменную кривизну.

При иммерсионном способе акустическая связь между преобразователем и изделием создается через значительный слой жидкости. Для этого преобразователь и изделие полностью погружают в ванну с водой.

Так как скорость распространения продольных волн в воде примерно в четыре раза меньше, чем в металлах, то расстояние от преобразователя до передней поверхности контролируемого изделия должно быть больше четверти толщины изделия. Иначе вторично отраженный сигнал от передней поверхности изделия будет виден на экране ЭЛТ левее донного, что затруднит расшифровку результатов контроля. Этот способ имеет ряд преимуществ по сравнению с контактным; высокую стабильность излучения и приема УЗК за счет постоянства акустической связи между преобразователем и изделием; отсутствие износа преобразователя, так как при контроле между преобразователем и изделием нет трения; возможность контроля изделий с грубо обработанной, корродированной или защищенной покрытием поверхностями без предварительной подготовки. Кроме того, этот способ позволяет автоматизировать контрольные операции, что существенно повышает производительность контроля.

Важной характеристикой чувствительности ультразвукового контроля является размер мертвой зоны.

Наличие мертвой зоны — это, пожалуй, основной недостаток эхо-метода, который в некоторых случаях ограничивает его применение, снижает надежность и эффективность контроля.

Использование продольных волн связано с наличием временной мертвой зоны, представляющей собой неконтролируемый поверхностный слой, в котором сигнал от дефекта (искусственного отражателя) не отделяется от начального (рис. 64).

Под разрешающей способностью метода понимается способность раздельно принимать и воспроизводить сигналы от двух и более отражателей, расположенных вблизи друг от друга в направлении распространения УЗК. При малой разрешающей способности невозможно наблюдать раздельно дефекты, расположениые близко один за другим или вблизи поверхностей изделия, что приводит к появлению мертвых зон.

Для повышения эффективности ультразвукового контроля применяют комплексное прозвучиванпе изделий с помощью прямых и раздельно-совмещенных преобразователей, которые позволяют выявлять дефекты, расположенные вблизи поверхности изделия на глубине от 2,0 до 30 мм. Экспериментами установлено, что величина мертвой зоны зависит в основном от характеристик материала, формы и размеров изделия, а также размеров и конструкции преобразователя и угла наклона. Такая большая величина мертвой зоны снижает эффективность контроля. Однако избавиться от нее полностью невозможно. Для выявления дефектов в мертвой зоне применяют двойное прозвучивание изделия: в направлении слева направо (см. рис. 65,6, положение /) и справа налево (см. рис. 65, б, положение //).

Мертвую зону можно уменьшить, изменив конструкцию и размеры преобразователя, увеличив частоту про-звучивания, выбрав правильно шаг и направление сканирования, прозвучивания изделие из нескольких зон.

Результаты ультразвукового контроля оценивают по показаниям индикаторов прибора. В большинстве ультразвуковых дефектоскопов используются индикаторы в виде экрана ЭЛТ, линия развертки на котором показывает текущее время, а вертикальное отклонение — амплитуду сигнала.

При контроле изделий сложной конфигурации оператор должен иметь большой практический опыт расшифровки осциллограмм, чтобы уверенно отличать возникающие на экране полезные сигналы, от мешающих сигналов.

При эхо-методе полезными сигналами являются начальный сигнал, сигналы от донной поверхности или конца изделия и от различного рода несплошностей материала (дефектов). Наличие донного или концевого сигнала свидетельствует о хорошем акустическом контакте и о исправности ультразвуковой аппаратуры. На рис. 27 и 28 показаны схемы прозвучивания изделий продольными, поверхностными, нормальными и сдвиговыми волнами и соответствующие им осциллограммы. Мешающими сигналами являются сигналы, возникающие на экране ЭЛТ независимо от наличия дефектов в контролируемом изделии. Эти сигналы затрудняют расшифровку осциллограмм, маскируя полезные сигналы от дефектов, и могут явиться причиной браковки доброкачественной продукции.

Мешающие сигналы обусловлены, как правило, неисправностью дефектоскопа, преобразователя или высокочастотного кабеля, а также структурой материала, формой изделия, обработкой поверхности и т. д.